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    已经开发出一种低温工艺,该工艺为将不相容材料(例如陶瓷和塑料)组合成新的有用的复合材料的能力打开了一个窗口,中国建材网,cnprofit.com
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    已经开发出一种低温工艺,该工艺为将不相容材料(例如陶瓷和塑料)组合成新的有用的复合材料的能力打开了一个窗口
    2021年05月11日    阅读量:2716    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

    宾夕法尼亚州立大学研究人员开发的一项新技术,称为冷烧结工艺(CSP),为将不相容材料(例如陶瓷和塑料)结合到新的有用的复合材料中并降低许多能源成本的能力打开了一个窗口。制造类型。


    陶瓷是已知的最古老的人造材料,距今已有数万年的历史了中国建材网cnprofit.com。在整个这段时间里,大多数所有陶瓷都是通过将它们加热到高温来制造的,无论是通过在窑中烧成还是在熔炉中烧结陶瓷粉,这两者都需要大量的能量。


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    宾夕法尼亚大学材料科学与工程学教授克莱夫·兰德尔(Clive Randall)表示:“在当今时代,当我们不得不非常意识到二氧化碳预算时,重新考虑包括陶瓷在内的许多制造工艺的能源预算变得至关重要。”说明谁与他的团队一起开发了流程。“


    这不仅是一个低温过程(室温高达200摄氏度),而且我们还在15分钟内将某些材料致密化至其理论密度的95%以上。现在,我们制作陶瓷的速度比您烘烤陶瓷的速度要快。披萨,并且温度较低。”


    Randall和他的合著者在《高级功能材料》杂志上的最新文章中描述了使用CSP进行陶瓷和热塑性聚合物复合材料的共烧结。选择三种聚合物来补充三种陶瓷的特性,即微波电介质,电解质和半导体,以突出适用材料的多样性。


    这些复合材料展示了介电特性设计以及离子和电子导电性设计的新可能性。这些复合材料可以在15至60分钟的时间内在120摄氏度下烧结成高密度。


    就加水


    根据研究人员的说法,该过程涉及用几滴水或酸溶液润湿陶瓷粉末。颗粒的固体表面分解并部分溶解在水中以在颗粒-颗粒界面处产生液相。添加温度和压力会导致水流动,并且固体颗粒会在初始致密化过程中重新排列。


    然后,在第二步中,原子或离子的簇从与粒子接触的位置移开,这有助于扩散,然后使表面自由能最小化,从而使粒子紧密堆积在一起。关键是要了解捕获反应速率所需的水分,压力,热量和时间的确切组合,这样材料才能完全结晶并达到很高的密度。


    兰德尔说:“我认为冷烧结过程是不同挑战的连续过程。” “在某些系统中,这很容易,您不需要压力。在其他系统中,您不需要。在某些系统中,您需要使用纳米粒子。在其他系统中,您可以摆脱纳米粒子和较大粒子的混合物。这实际上取决于您正在谈论的系统和化学。”


    宾夕法尼亚州立大学的团队已开始建立在各种材料系统上使用CSP所需的精确技术的资料库,迄今已验证了50个流程。这些包括陶瓷-陶瓷复合材料,陶瓷-纳米颗粒复合材料,陶瓷-金属以及本文讨论的陶瓷-聚合物。


    现在,CSP可以探索的其他领域包括建筑材料,例如陶瓷砖,隔热材料,生物医学植入物和许多类型的电子组件。


    Randall总结道:“我的希望是,许多现有的制造工艺将能够使用该工艺,并且我们可以从聚合物制造实践中学习。”


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